Die Funktion von Golgi N-Glykosylierungs-Enzymkomplexen
Abstract
Der Golgi-Apparat ist das zentrale biosynthetische Organell des sekretorischen Wegs und spielt daher in allen eukaryotischen Zellen eine entscheidende Rolle beim Transport und der gleichzeitigen Modifikation von Proteinen und Polysacchariden. Die schrittweise Modifizierung von N-glykosidisch an Proteine gebundenen Oligosacchariden (N-Glykane) im Golgi-Apparat gleicht einer Fließbandarbeit und ist das Ergebnis von mehreren sequentiell arbeitenden Glykosidasen und Glykosyltransferasen, die asymmetrisch über die cis-, medialen und trans-Zisternen des Golgi-Stapels verteilt sind. Es wird allgemein angenommen, dass die streng kontrollierte Verteilung der Golgi-ansässigen Enzyme in verschiedene Zisternen für die Funktionalität des Golgi-Apparats entscheidend ist. Wie diese asymmetrische Verteilung innerhalb des Golgi-Stapels etabliert und aufrechterhalten wird, ist derzeit jedoch nicht bekannt und die Mechanismen, welche die Organisation von Golgi-Enzymen und deren Interaktion mit Makromolekülen regulieren, sind unklar. Durch die Verwendung der nicht-invasiven biophysikalischen FRET-FLIM Methode entdeckten wir vor Kurzem, dass mehrere N-Glykosylierungsenzyme, die frühe Prozessierungsschritte in cis-seitigen Zisternen des Golgi-Stapels katalysieren, homo- und heterodimere Komplexe in der Pflanzenzelle bilden. Wir vermuten, dass die Komplexbildung von einzelnen Enzympopulationen mittels Protein-Protein-Interaktionen eine funktionelle Relevanz für die kompartimentspezifische Golgi (Protein)-Organisation hat bzw. als ein Werkzeug zur Regulation der N-Glykan-Prozessierung dient. Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung eines N-Glykosylierungs-Enzymkomplexes, der sich in den cis/medialen-Zisternen des pflanzlichen Golgi-Apparats befindet. Wir werden komplementäre zellbiologische, genetische, biochemische und proteomische Ansätze verwenden, um die biologische Rolle dieses Enzmykomplexes für die Entwicklung und Physiologie von Pflanzen zu identifizieren sowie seine funktionelle Bedeutung für die Erhaltung der normalen Golgi-Funktionen, wie die spezifischen Glykosylierungsereignisse in Pflanzenzellen, zu enträtseln. Um eine mögliche Bildung eines Multi-Enzymkomplexes untersuchen zu können, werden wir eine Methode entwickeln und anwenden, mit der mittels dreifärbigem FRET in Kombination mit Multiphotonen-induziertem FLIM gleichzeitig mehrere Interaktionen im selben Organell sichtbar gemacht werden können. In Summe werden diese Experimente die Zusammensetzung und biologische Bedeutung des identifizierten Enzymkomplexes erläutern und uns neue Einblicke in die strukturelle und funktionelle Organisation des Golgi-Apparats in Pflanzenzellen ermöglichen.
Publikationen
Mitarbeiter*innen
Jennifer Schoberer
Ass.Prof. Mag. Dr. Jennifer Schoberer
jennifer.schoberer@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-94346
Projektleiter*in
01.02.2014 - 31.01.2019